Uno ione è un atomo o un gruppo di atomi in cui il numero di elettroni s è diverso dal numero di protoni s. Se il numero di elettroni è inferiore al numero di protoni, la particella è uno ione positivo, chiamato anche catione. Se il numero di elettroni è maggiore del numero di protoni, la particella è uno ione negativo, chiamato anche anione.
Quando un atomo di un elemento è corto come un elettrone, un segno più viene posto dopo il suo simbolo chimico come apice per indicare quel fatto. Ad esempio, un atomo di carbonio con 5 elettroni (il nucleo ha 6 protoni) è simbolizzato C +. Se l'elemento è corto di 2 o più elettroni, viene anche inserito un numero in apice, direttamente prima del segno più, per indicare l'entità della carenza di elettroni. Un atomo di carbonio con 4 elettroni è quindi simboleggiato C 2+, e un atomo di carbonio con 3 elettroni è simboleggiato C 3+.
Se un atomo di un elemento ha un eccesso di un elettrone, un segno meno viene posto dopo il suo simbolo chimico come apice. Se ci sono 2 o più elettroni in più, viene incluso un numero per indicare l'entità del surplus di elettroni. Un atomo di ossigeno con 9 elettroni (il nucleo ha 8 protoni) è simboleggiato da O -. Un atomo di ossigeno con 10 elettroni è simboleggiato O 2-, e un atomo di ossigeno con 11 elettroni è simboleggiato O 3-.
Un composto, così come un singolo atomo, può essere ionizzato. Un esempio comune è il nitrato, che consiste in un atomo di azoto e 3 atomi di ossigeno (NO 3) sotto forma di anione; questo è simbolizzato NO 3 - perché normalmente ha un surplus di un singolo elettrone. Un altro esempio è il solfato, che consiste in un atomo di zolfo e 4 atomi di ossigeno (SO 4), che si presenta con un eccesso di 2 elettroni ed è simboleggiato da SO 4 2-.
Le sostanze ionizzate spesso si comportano in modo diverso rispetto a quando non sono ionizzate. Un fenomeno comune è che un isolante elettrico (non conduttore) diventi elettricamente conduttivo quando viene ionizzato. Nell'alta atmosfera terrestre, la radiazione ultravioletta del Sole provoca la ionizzazione di alcuni gas. Di conseguenza, le onde elettromagnetiche possono essere rifratte e la loro polarizzazione spostata a determinate frequenze quando le onde attraversano i gas. Ciò rende possibile la comunicazione radio a lunga distanza, senza l'ausilio di satelliti, ad alcune frequenze. La ionizzazione avviene in strati che, presi insieme, formano la ionosfera terrestre.